金剛石俗稱“金剛鉆”。也就是我們常說(shuō)的鉆石的原身，它是一種由碳元素組成的礦物，是石墨的同素異形體。金剛石是自然界中天然存在的最堅(jiān)硬的物質(zhì)。金剛石的用途非常廣泛，例如：工藝品、工業(yè)中的切割工具。石墨可以在高溫、高壓下形成人造金剛石。也是貴重寶石。

 

　　一、化學(xué)性質(zhì)

 

　　金剛石是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由碳元素組成的單質(zhì)晶體。金剛石是無(wú)色正八面體晶體，其成分為純碳，由碳原子以四價(jià)鍵鏈接，為已知自然存在最硬物質(zhì)。由于金剛石中的C-C鍵很強(qiáng)，所有的價(jià)電子都參與了共價(jià)鍵的形成，沒有自由電子，所以金剛石硬度非常大，熔點(diǎn)在華氏6900度，金剛石在純氧中燃點(diǎn)為720~800℃，在空氣中為850~1000℃，而且不導(dǎo)電。

 

　　二、結(jié)構(gòu)性質(zhì)

 

　　金剛石結(jié)構(gòu)分為；等軸晶系四面六面體立方體與六方晶系。

 

　　在金剛石晶體中，碳原子按四面體成鍵方式互相連接，組成無(wú)限的三維骨架，是典型的原子晶體。每個(gè)碳原子都以SP3雜化軌道與另外4個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，構(gòu)成正四面體。由于金剛石中的C-C鍵很強(qiáng)，所以所有的價(jià)電子都參與了共價(jià)鍵的形成，沒有自由電子，所以金剛石不僅硬度大，熔點(diǎn)極高，而且不導(dǎo)電。在工業(yè)上，金剛石主要用于制造鉆探用的探頭和磨削工具，形狀完整的還用于制造手飾等高檔裝飾品，其價(jià)格十分昂貴。

 

　　金剛石的摩氏硬度為10；由于在自然界物質(zhì)中硬度最高，金剛石的切削和加工必須使用金剛石粉來(lái)進(jìn)行。金剛石的密度為3.52g/立方厘米，折射率為2.417，色散率為0.044。

 

　　三、光學(xué)性質(zhì)

 

　　(1) 亮度，金剛石因?yàn)榫哂袠O高的反射率，其反射臨界角較小，全反射的范圍寬，光容易發(fā)生全反射，反射光量大，從而產(chǎn)生很高的亮度。

 

　　(2) 閃爍，金剛石的閃爍就是閃光，即當(dāng)金剛石或者光源、 觀察者相對(duì)移動(dòng)時(shí)其表面對(duì)于白光的反射和閃光。無(wú)色透明、結(jié)晶良好的八面體或者曲面體聚形金剛石，即使不加切磨也可展露良好的閃爍光。

 

　　(3) 色散或出火，金剛石多樣的晶面象三棱鏡一樣，能把通過折射、反射和全反射進(jìn)入晶體內(nèi)部的白光分解成白光的組成顏色——紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等色光。

 

　　(4) 光澤，剛石出類拔萃般堅(jiān)硬的、平整光亮的晶面或解理面對(duì)于白光的反射作用特別強(qiáng)烈，而這種非常特征的反光作用就叫作金剛光澤。

 

　　四、物質(zhì)區(qū)別

 

　　石墨和金剛石都屬于碳單質(zhì)，他們的化學(xué)性質(zhì)完全相同，但金剛石和石墨不是同種物質(zhì)，它們是由相同元素構(gòu)成的同素異型體。 所不同的是物理結(jié)構(gòu)特征。

 

　　二者的化學(xué)式都是C。

 

　　石墨原子間構(gòu)成正六邊形是平面結(jié)構(gòu)，呈片狀。

 

　　金剛石原子間是立體的正四面體結(jié)構(gòu)。

 

　　金剛石和石墨的熔點(diǎn)比較：

 

　　金剛石的熔點(diǎn)是3550℃，石墨的熔點(diǎn)是3652℃～3697℃(升華)。石墨熔點(diǎn)高于金剛石。

 

　　從片層內(nèi)部來(lái)看，石墨是原子晶體；從片層之間來(lái)看，石墨是分子晶體(總體說(shuō)來(lái)，石墨應(yīng)該是混合型晶體)；而金剛石是原子晶體。石墨晶體的熔點(diǎn)反而高于金剛石，似乎不可思議，但石墨晶體片層內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)是1.42×10－10m，金剛石晶體內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)是1.55×10－10m。同為共價(jià)鍵，鍵長(zhǎng)越小，鍵能越大，鍵越牢固，破壞它也就越難，也就需要提供更多的能量，故而熔點(diǎn)應(yīng)該更高。 (主要就是石墨的原子晶體屬性導(dǎo)致它的熔點(diǎn)變高)

 

　　五、用途

 

　　地質(zhì)鉆頭和石油鉆頭金剛石、拉絲模用金剛石、磨料用金剛石、修整器用金剛石、玻璃刀用金剛石、硬度計(jì)壓頭用金剛石、工藝品用金剛石。

 

　　若涂在音響紙盆上，音箱音質(zhì)會(huì)大為改善。

 

　　2、慢性毒藥

 

　　文藝復(fù)興時(shí)期，用金剛石粉末制成的慢性毒藥曾流行在意大利豪門之間。當(dāng)人服食下金剛石粉末后，金剛石粉末會(huì)粘在胃壁上，在長(zhǎng)期的摩擦中，會(huì)讓人得胃潰瘍，不及時(shí)治療會(huì)死于胃出血，是種難以讓人提防的慢性毒劑。

 

　　3、觀賞寶石

 

　　鉆石由于折射率高，在燈光下顯得閃閃生輝。巨型的美鉆可以價(jià)值連城。而摻有深顏色的鉆石的價(jià)錢更高。最昂貴的有色鉆石，要數(shù)帶有微藍(lán)的水藍(lán)鉆石。

 

　　鉆石分為一型和二型兩種，這主要是根據(jù)它是否含有N元素：一型含；二型不含。而藍(lán)色的鉆石是二B型的，是半導(dǎo)體。

 

 

　　例題：金剛石是自然界中天然存在的最堅(jiān)硬的物質(zhì)。其組成元素主要為（   ）。

 

　　A、鐵

 

　　B、銅

 

　　C、碳

 

　　D、硅

 

　　答案：C

 

　　解析：金剛石是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由碳元素組成的單質(zhì)晶體，由碳原子以四價(jià)鍵鏈接，為已知自然存在的最硬物質(zhì)。它是一種由碳元素組成的礦物，是石墨的同素異形體。

 

　　故正確答案為C。